人造板行业有机废气治理研究和区域调查

       摘要：随着人造板行业的快速发展,生产过程中产生的有机废气污染物也越来越多。因此必须采取有效措施对VOCs进行处理,从而使企业得到良性发展。本文对人造板产生的VOCs进行了研究,通过降低生产、废气治理的方式,减少VOCs的排放。通过分析P市人造板材行业废气特点以及生产设施的状况,给出建议及改善措施。

　　1 人造板的废气污染物研究

　　人造板及其制品主要包括纤维板、刨花板、胶合板、细木地板、单板饰面板等，人造板生产过程会产生挥发有机气体，其中最常见的甲醛，如果偏高会对人们的身体造成巨大的威胁。

　　1.1 人造板产生废气的原因

　　人造板生产产生有机废气的主要影响因素有三个方面：木材原料、使用胶黏剂以及制造工艺等。其中木材原料为有机废气产生的内因，胶粘剂和制造工艺是有机废气的外因，如萜烯类废弃物产生于木材的精油，醛类产生于树脂酸等。木材中的纤维素、半纤维素、木素，在人造板高温热压过程中，半纤维素会分解产生甲醛，木素中的甲氧基键断裂产生甲醛，这些甲醛在高温的环境中，会随着水蒸气向周围的环境扩散释放，另一部分保留在板材产品中，逐渐缓慢释放。常温状态下，粘胶剂是人造板产生VOCs 的主要影响因素，常用粘胶剂有UF胶、PF胶、MUF胶等，其中固化快、粘合强度高、成本优势明显的UF 胶应用最为广泛。UF 胶(脲酵胶)本身就是甲醛和尿素反应的产物，且此反应是可逆的，这就决定了只要使用UF 胶，游离的甲醛就会一直存在。人造板的生产过程中产生有机废气主要是在热压过程中，此时影响废气产生因素包括生产固化剂的使用、热压的时间和温度、板材的含水率等。根据研究表明：当板材的含水量在4%～9% 之间时，含水率越高，板材中的UF 胶水解程度也会增加，从而导致甲醛的释放量随之增高;当含水率高于9%以后，含水率的变化对甲醛的释放量影响不大。

　　1.2 降低人造板有机废气散发的措施

　　首先要从源头上降低人造板有机废气的产生，才能根本上改善VOCs排放。根据相关数据对比，我国企业生产人造板所释放的甲醛普遍比国外企业高。目前，降低人造板企业生产甲醛释放量的主要措施有生产加工工艺流程优化、增加板材的后期处理。人造板生产加工工艺流程的优化分为三个方面：胶粘剂的改良、热压参数的改良和甲醛捕捉剂的引入。传统的UF胶有引起人造板甲醛释放量增高的问题，根据相关实验研究表明甲醛与尿素依照1.05～1.11的摩尔比混合产生的共缩聚树脂在不影响人造板性能的同时，可以明显降低人造板甲醛的释放量。施胶时通过对物料及胶剂量的精准控制，能够提升稳定胶量，保证施胶的均匀性，降低胶量，可以间接达到降低甲醛释放量的目的。

　　1.3 生产有机废气的治理方法及对比分析

　　人造板生产过程中的有机废气虽然可以降低，但是无法得到根除，必须采用有效的治理措施，才会避免造成严重的环境影响。现将常用的VOCs处理方法进行分类，并对比不同方法的优缺点，如表1。

　　2 P市人造板材生产有机废气调研

　　结合人造板材行业有机废气的研究，对P 市板材行业进行调查，通过分析该区域企业废气特点以及生产设施的状况，制定水喷淋系统及喷淋废水处理设施，从而降低VOCs 的排放。

　　2.1 P市人造板行业废气特点

　　通过对P 市板材行业进行调查，该地区人造板材用胶以脲醛胶和酚醛胶为主，有机废气主要特征污染物为甲醛和苯酚。对部分企业热压废气进口实测，热压废气进口甲醛浓度约为8～30mg/m3，污染物浓度较低，且易溶于水。调查结果表明，该区域人造板生产产生的废气主要来源于其生产的热压工艺，废气中含水量高。

　　2.2 P市板材行业有机废气治理工艺设施特点

　　该区域板材企业主要VOCs来源于热压产生的甲醛，目前企业的治理设施：活性炭吸附、光催化氧化、低温等离子。设施风量：单体设备约为10000～60000m3/h。

　　2.3 现有治理设施存在的问题

　　(1)电路、灯管部分容易损坏，维修频率约为一周一次。(2)光催化氧化及低温等离子设备停留时间不够。(3)活性炭设备活性炭装填量不足，且更换频率低。(4)热压蒸汽中含有大量的水蒸气对后续的活性炭、光氧、低温等离子，均会产生负面影响。水蒸气含量、废气的温度均不利于活性炭吸附。甲醛为小分子，活性炭吸附效果较低。水蒸气含量高易造成光催化氧化电路损坏及等离子设备短路。(5)光氧、低温等离子后续缺少臭氧分解设备，易造成臭氧次生污染。废活性炭为危废，处置费用高。

　　2.4 废气治理设施整改建议

　　鉴于催化燃烧、RTO等燃烧法适用于处理高浓度有机废气，且处理措施造价高、运行成本高，因此不适用板材及家具行业。热压及喷涂废气污染物浓度低，光氧、低温等离子、活性炭等处理措施可行。所以VOCs治理整改的思路为利用现有设备，增加湿法处理系统。

　　2.4.1 利用现有设施

　　根据热压废气含水高、温度高的特点，需首先进行除水、降温预处理设施，同时按照相关规范改造废气收集及处理系统，保证装置规模、处理效率满足规范要求。

　　2.4.2 新建水喷淋系统及喷淋废水处理设施

　　热压废气含水高、温度高且污染物易溶于水，因此采取湿法喷淋具备技术可行性，仅需要设计高效喷淋塔，一级喷淋可以达到90% 左右去除率。另外醛和酚类比较容易进行生化处理，喷淋废水采用A/O工艺即可处理达到接管标准或回用需要。喷淋吸收塔及相关废水处理设施投资相对较少，能耗低，二次污染物少，综合运行费用低，具备经济可行性。

　　3 结束语

　　通过对人造板行业有机废气的分析研究，解决发现的问题，可以有效推动区域木材行业产业的进步，对低碳经济的发展和友好环境社会的建立具有重大的意义。